淺析電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計

徐玉麗

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

0 引言

為了遏制電氣火災的上升勢頭．政府有關部門對《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB 50045-95，2005版，以下簡稱《高規(guī)》)和《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016-2006，以下簡稱《低規(guī)》)進行了局部條文修訂，要求在建筑物內安裝剩余電流動作火災監(jiān)控系統(tǒng)。

1 電氣火災隱患的主要成因

電氣火災形成主要分為過熱型和放電型兩種，實際中火災隱患主要由過熱型引起。過熱型是電氣線路和設備發(fā)熱部位產生異常高溫．如超過允許溫度和溫升，將會加速絕緣老化或直接引燃周圍的可燃物，主要由以下故障引起：

a．電氣線路或設備線圈發(fā)生短路；

b．電氣線路和設備過載：

C．導體連接部分接觸不良．接觸電阻過大；

d．導體絕緣性能下降．引起漏電：

e．非線性負載引起電氣線路和設備高次諧波過載，尤其中性線過載；

f.供電電壓過低或過高，電氣設備的頻繁啟動等。

放電型是電氣線路和設備產生的故障火花和電弧引燃周圍的可燃物．主要由以下故障引起：

a．電氣線路和設備發(fā)生電弧性接地故障；

b．電氣線路和設備發(fā)生相問短路、單相短路或斷線；

C．電氣線路過壓擊穿：

d．電磁感應放電等。

2 火災自動報警系統(tǒng)、剩余電流動作保護裝置與電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別

火災自動報警系統(tǒng)主要解決各種火災發(fā)生之后的報警，同時啟動消防聯(lián)動控制系統(tǒng)對火災區(qū)域內的人員進行快速和有序疏散。并對火災區(qū)域實施撲救。而剩余電流保護裝置(RCD)主要解決的是人身電氣安全問題(一般在終端電氣設備保護開關處設置，其剩余電流≤30mA無延時脫扣，特殊場所剩余電流保護裝置電流≤lOmA無延時脫扣或報警)，起到直接或間接接觸電擊防護功能，當然RCD也有一部分內容適用于電氣火災的防范。

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)(由電氣火災監(jiān)控設備、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災監(jiān)控探測器三部分組合而成)主要解決的是對電氣火災的預防和控制。隔離故障線路，重要性質負荷線路報警等。不包括對人身安全的直接及間接接觸電擊防護功能。系統(tǒng)采用HUB (集線器)星形結構布線，總線采用超五類8芯UTP(非屏蔽雙絞線)，與火災自動報警系統(tǒng)分開且獨立敷設，因此其和火災自動報警系統(tǒng)為并列關系．也可成為火災自動報警系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。僅僅實時提供火災監(jiān)控探測器對配電線路、配電設備和大型用電設備所監(jiān)測的數據采集和傳輸。

3 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是指當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是一種電氣火災預防的手段，是作用于電氣火災發(fā)生前的一種實時監(jiān)控系統(tǒng)，與作用于火災發(fā)生后的“火災自動報警系統(tǒng)”在承擔任務、功能和采取的技術手段等方面均是不同的，兩者不能混淆和取代。

“ARCM”電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是由安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)和生產的，包括Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)軟件及ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器組成。它是一種應用于民用建筑和工業(yè)建筑雙重領域的新一代電氣火災監(jiān)控產品，具有超早期、高智能、小型化、多功能、高可靠性、簡單實用等特點。該裝置是結合多年來該公司在國內外工業(yè)領域及民用建筑領域得系統(tǒng)集成項目中所積累下的大量寶貴經驗研制而成的。該監(jiān)控設備采用工業(yè)計算機進行設計研制，具有良好的可靠性，同時優(yōu)化了人機交互功能，使整個系統(tǒng)易于安裝、調試及維護，主機采用總線制數據傳輸方式，配接剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，組成大容量電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，適用于高層建筑和各種工業(yè)場所的早期電氣火災實時監(jiān)控及預防。

3.1監(jiān)控系統(tǒng)基本原理

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)測、報警、控制、集中管理于一體，總線上一般接監(jiān)控探測器或監(jiān)控單元，與主機進行通訊，傳送全部數據采集信息。主機采集接收的數據，監(jiān)測被探測電氣線路三相電流、剩余電流、溫度、電壓等參數的變化，以及反饋當前回路狀態(tài)等信息。當被測線路發(fā)生異常時，電氣火災監(jiān)控探測器通過互感器、溫度傳感器等工具采集信號并處理，當監(jiān)測值超過設定閾值并且達到觸發(fā)時間時發(fā)出報警信號，同時將報警信號上傳至監(jiān)控設備中，經進一步識別判定，監(jiān)控主機發(fā)出火災報警信號，報警指示燈亮，報警聲音帶卡，并在顯示屏上提示報警信息，指定報警位置，值班人員迅速進行檢查處理，將報警信息發(fā)送至集中控制臺，同時也可由值班人員通過監(jiān)控設備控制切斷故障回路電源，聯(lián)動其他消防設備，從而達到預防電氣火災的發(fā)生。

3.2監(jiān)控系統(tǒng)基本組成

《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》（GB14287）中給出了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)相關的定義及基本組成。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是當被保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)，它由電氣火災監(jiān)控設備、電氣火災監(jiān)控探測器組成。

安科瑞電氣股份有限公司生產研發(fā)的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：Acrel-6000電氣火災監(jiān)控設備和ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器兩大部分組成。根據工程項目的大小不同，給出了適用于各類不同的系統(tǒng)解決方案，以達到更優(yōu)、更好的目標。一般我們分為：小型單體建筑；大型單體建筑；大型群體建筑。圖1中給出了各類型項目的基本系統(tǒng)結構圖。

        

（a）小型單體建筑  （b）大型單體建筑

 

大型群體建筑

 

圖 1 基本系統(tǒng)結構圖

 

3.3基本功能及特點

Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現(xiàn)場設備信號，以實現(xiàn)對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。它主要包括以下六個功能：監(jiān)控報警；故障報警；控制輸出；自檢；報警記錄；操作分級。監(jiān)控報警功能主要包括：被監(jiān)控回路開關的實時狀態(tài)；故障信號指示；聯(lián)動輸入；≤30s的監(jiān)控報警響應時間；監(jiān)控報警聲信號指示及操作。故障報警功能包括：監(jiān)控設備與探測器之間的連接線斷路、短路故障監(jiān)測；監(jiān)控設備主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過壓（≥110%主電源電壓）監(jiān)測。控制輸出功能包括：對個別或全部被監(jiān)控單元的分閘、合閘進行遙控操作；報警控制輸出；脫扣控制輸出。自檢功能包括：通信線路的斷路、短路檢查；手動檢查或系統(tǒng)自檢。報警記錄功能包括：報警、故障事件類型、發(fā)生時間記錄；根據記錄日期、故障類型等條件查詢；報警記錄查詢及打印功能。操作分級包括：日常值班人員，可進入軟件界面查看實時監(jiān)測情況、消除報警聲音和查詢報警記錄；監(jiān)控操作人員，可操作除針對系統(tǒng)本身的信息維護外的其他操作；系統(tǒng)管理人員，可操作系統(tǒng)的任何一個功能模塊。

此外，與電氣火災監(jiān)控設備相配套的ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器負責被監(jiān)測線路的參數上傳。監(jiān)控探測器主要將電壓信號、電流信號和剩余電流信號經過互感器隔離調理之后，進入電參量采集模塊，將采樣計算好的數據上傳到MCU處理單元，MCU處理單元對接收到的數據作進一步處理，并采集溫度檢測模塊的溫度信號，數據處理完之后與之前設定的保護參數進行比較，判斷是否出現(xiàn)故障，并將數據實時顯示在LCD或LED顯示屏上。如果發(fā)生故障將會根據之前的設定故障處理方式進行處理，保護供電安全，并觸發(fā)聲光報警通知工作人員，并將故障類型、時間和參數存入的存儲芯片內。另外，MCU處理單元也接收聯(lián)動輸入模塊傳來的消防聯(lián)動和煙霧聯(lián)動的信號，與消防系統(tǒng)配合，遠程切斷電源，防止火災的發(fā)生。MCU處理單元通過雙通信模塊可以與兩個上位機系統(tǒng)進行數據交換，方便上位機對裝置的監(jiān)控，并保證兩個系統(tǒng)互不影響，同時可減少系統(tǒng)投資成本，方便后期維護，方便電氣火災系統(tǒng)的普及。

 

圖2 系統(tǒng)拓撲圖

4 主要表計功能及選型方案

 

5 結束語

綜上所述，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是一個聯(lián)網的整體裝置．是一個完整的系統(tǒng)。其主要功能是在火災發(fā)生前，能對配電線路、變配電設備、重要用電設備的電流(以線路漏電電流為主)和溫度變化進行檢測，以及對隱患和故障部位的地址進行報警。

因此，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計首先明確保護對象的火災危險程度，并結合工程的配電系統(tǒng)設計和負荷特性確定保護分級：同時．電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應以線路漏電檢測和報警為主，可根據負荷特性和運行狀況，對配電設備和線路適當的部位增加溫度監(jiān)控器，如變壓器、電氣豎井內的電纜橋架和電纜夾層等，提高系統(tǒng)的性價比。此外．在配電設計時還應充分考慮線路負荷增長因素和敷設條件對載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，認真做好工程的總等電位和局部等電位聯(lián)結的設計，合理選配剩余電流動作保護裝置等對電氣火災的防護也一樣至關重要。

 

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產品手冊2013.1版.